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下一代的污水处理技术着力点何在?

文章出处:人气:-发表时间:2016-04-01 10:01:55【
 “我们提出超越当今国际先进水平20年的中国污水处理概念厂理念,计划用5~6年的时间建成一座或一批示范厂。”2014年初,来自环保领域的6位业内知名专家提出了建设中国污水处理概念厂、变污水处理事业跟跑者为领跑者的目标,在业内外引发强烈反响。
污水处理厂鸟瞰图
污水处理厂鸟瞰图

  日前,记者在参加第三届中国宜兴产业推进会期间获悉,经过一年多的努力,污水处理概念厂“概念”将落地。“在选址方面,准备在宜兴正式启动第一座污水处理概念厂的建设;在工艺考察与研究过程中,明确了主流厌氧氨氧化的重要地位。”清华大学环境学院副院长王凯军透露。

  仓促上马有多少后遗症?

  普遍采用的长流程、高耗能工艺造成能耗、运行稳定性适应性问题;在污泥问题上缺乏系统性考虑

  从污水处理概念厂提出到现在,业内外一直不乏不同意见者。“如此‘高大上’的污水处理厂在我国能不能用得上、用得起?”很多人认为中国污水处理还有诸多现实问题没有解决。

  对此,王凯军等专家表示,探索建设污水处理概念厂的目标就是要面向20~30年的未来,从科研到产业发展,对未来的水污染治理、水资源管理需求做出预判和准备。

  由于我国环境问题的集中快速暴发,无论是水、大气还是固废、土壤,治理都属仓促应战。科研和产业,相对于环境治理的紧迫需求,准备时间严重不足。“没有技术和产业基础,在技术路线等方面缺乏基本的判断力,这往往导致匆忙之下对国外技术路线的直接照搬,当时造成投资浪费,后续留下诸多遗憾。”王凯军曾在采访中告诉记者。

  而当前我国污水处理的现状也已经显示出了仓促上马的后遗症:普遍采用的长流程、高耗能工艺造成了能耗、运行稳定性适应性问题;在污泥问题上缺乏系统性考虑,污泥处置现已成为城市难题。

  更重要的是,由于缺乏对水环境治理、水资源形势的预判,使得我国在污水处理基础设施建设上,面临刚刚建成就已然落后的尴尬。生产管理粗放,排放水质普遍不能满足水环境的要求,设施本身成为污泥、臭气、噪声排放源,能源资源未能有效回收。

  专家表示,“面临水量、水质双重危机,庞大投资建成的污染治理设施未能发挥应有的作用。污水处理接下来工作推进的着力点在哪里,在业内一段时间内比较迷茫。”

  污水处理该怎么进化?

  面对水资源紧缺,能源短缺等多项挑战,膜分离技术、以臭氧为主的高级氧化技术、高级曝气控制技术等将得到重点研发和储备

  据介绍,发达国家的污水处理目前已处于以水资源为中心的可持续发展阶段。英国等国已提出下一代的污水处理厂将成为水资源中心、能源中心和营养中心等先进理念。

  从这点上看,污水处理概念厂提出诸多目标中首要包含的是要在污水处理的可持续发展目标方面抓紧“补课”,适应我国资源环境的迫切需求。

  “首先得研究预判20年以后我国社会发展对污水处理的要求是什么。”中国人民大学环境学院副院长王洪臣表示,我们认为有几个挑战是污水处理事业必须应对和有所作为的,包括水资源紧缺、能源短缺、资源匮乏和邻避效应。

  这些挑战意味污水处理厂要实现的功能是多方面的:未来淡水资源的缺乏,要求污水处理行当必须为实现水资源的可持续循环利用提供一个基础;而占社会1%用电量的污水处理行业存在较大的能源回收空间,可以通过自身不断降低能耗,以及开发利用污水中能源来实现;除能源外,污水中还存在大量有机质和磷等重要资源,这恰恰是我国土地需要的。而如何让污水处理厂从人人嫌弃的设施,成为融入社区、贡献正能量的设施,是较大挑战。

  这些目标对应的技术工艺纷繁复杂,如何选择?对此,王洪臣表示,工艺路线应该体现出污水处理技术未来的发展趋势,但不必追求尽善尽美。在向北京市汇报概念厂情况时,他们提出了立足现在,面向未来,实现不同阶段工艺的无缝切换的理念。“就是说我们做的每一步对未来需求的变化和技术的发展,都要留下足够的空间。”

  哪些工艺将随着需要而得到应用?研究团队提出了多项需要重点研发和储备的技术类别,包含:着眼于提升感官指标的膜分离技术;应对新型污染物、以臭氧为主的高级氧化技术;节能降耗技术装备,如高级曝气控制技术,最佳回流比控制技术等;厌氧氨氧化、活性颗粒污泥等低能耗新工艺;污水的能源化技术,污水水源热泵技术,碳磷资源的循环技术等。

  标准也能量身定做?

  将包括基本要求指标+选择性指标,后者可以针对不同的环境和要求进行具体选择

  除了在工艺路线上的系统革新,基于概念厂提出的综合目标,也需要在排放标准体系上来体现。因此,对基于安全和健康的概念厂排放标准体系的研究,目前也是概念厂团队相当重要的工作。

  清华大学环境学院教授余刚则专注于这部分内容。他坦言这项工作并不容易。“标准制订了以后,是不是可以很好地实施,有没有较好的指导作用?这是我们特别关心的问题。”

  据介绍,概念厂的标准体系研究一方面是要紧密围绕我国水污染治理、水资源管理未来的需求和目标,同时充分考虑技术进步,借鉴国外先进经验。“概念厂排放标准今后则是两部分:基本要求指标+选择性指标。后者可以针对不同的环境和要求来进行具体选择。”

  业内甚至已经有设想,将来的污水处理厂出水将有不同的用途,一些目前的污染物可能要达到极限去除的水平,比如作为工业冷却水、作为水源补充等;而如果直接用于农林灌溉,去除难度越来越大的氮磷,则被当作营养物质。在同一体系下,“一厂一标”可能成为发展趋势。

  量身定制更加科学合理,但内在基本原则将是高度统一。目前,排放标准体系的三原则已经明确:第一是可持续和环境友好的原则,第二是技术经济合理原则,第三是要以科学基础为依据的原则。

  不久前发布的《城镇污水处理厂污染物排放标准(征求意见稿)》中提出对新型污染物质控制的目标。这也印证了此前专家们的判断。“概念厂专家委员会自成立之初,就明确概念厂一定要解决这些主要新型污染物的问题。特别是药物和个人护理品。”余刚说。

  他表示,上述物质不是工业排放,而是来源于日常生活,应该通过城市污水处理系统予以解决。“我国是抗生素大量使用的国家,个人护理品数量种类也在急剧增长,还有一些雌激素,这些物质的量级已经很高。而目前的城市污水处理对其的处理率还不高,只能达到一半左右,去除率超过50%的工艺路线很少。”

  “具有挑战性的是,我们在这部分的工作不仅还是空白,同时也并没有太多经验可以借鉴,因为即使是发达国家也仍处于制订标准和努力解决过程中。”余刚说。

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